DE3203591A1

DE3203591A1 - Rundfunkempfaenger mit automatischer kanaleinstellung zum optimalen empfang des gewaehlten programmes, vorzugsweise fuer autos

Info

Publication number: DE3203591A1
Application number: DE19823203591
Authority: DE
Inventors: Robert Dipl.-Ing. 8156 Otterfing Lechner
Original assignee: Individual
Current assignee: Blaupunkt Werke GmbH
Priority date: 1982-02-03
Filing date: 1982-02-03
Publication date: 1983-08-11
Also published as: DE3203591C2

Description

I ■ * ·

Rundfunkempfänger mit automatischer Kanaleinstellung zum optimalen Empfang des gewählten Programmes, vorzugsweise für Autos.

Inhaltsübersicht;

Beschreibung 2 bis I^

- zu lösendes Problem ' 2

- Stand der Technik 2

- Funktionsweise 3 . Bewertungseinheit A 6 . Bewertungseinheit B 10 . Bewertungseinheit C 12 . Heiterbildungen 13

Anhang 1, Blatt 1 bis 3 16 bis

- Korrelation

Anhang 2, Blatt 1 19

- Erzeugung digitalisierter
bandbegrenzter Signale

Legende 20

Verzeichnis der Anlagen 21

Anlagen: Bl. 1 bis 9 (Zeichnungen) 23 bis

Patentansprüche: 32 bis

_ - BAD ORIGINAL '

Bei Rundfunkempfang während Autofahrten besteht das"Problem, daß das einmal gewählte Programm auf einer neuen Empfangsfrequenz gesucht werden muß, sobald man den Bereich des zuvor eingestellten Senders verläßt.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung, die automatisch und unterbrechungsfrei für das gewählte Programm die Auswahl des Senders mit der günstigsten Empfangsfeldstärke erwirkten.

Stand der Technik

Üblich sind bisher Sendesuchlaufeinrichtungen, die - z.B. infolge einer Tastenbetätigung - das Weiterschalten auf die nächsten Emp- ■z? fangsfrequenzen bewirken. Nach jedem Weiterschalten wird jedoch meist ein anderes Programm empfangen, weshalb mehrere Suchläufe erforderlich sind, eine neue Wellenlänge mit dem gewünschten Programm zu finden.

Ein weiteres diskutiertes Verfahren ist, daß jeder Sender eine Kennung des ausgewählten Programmes, z.B. in Form einer geeigneten Modulation eines Pilottones, aussendet. Dadurch wird der Empfänger im Auto in die Lage versetzt, einen ausgelösten Suchlauf solange fortzusetzen, bis ein Sender mit der gewünschten Programmkennung empfangen wird (siehe DE 2850733)·

α Schließlich sind Autoradios bekannt, die in semipermanenten Speichern, z.B. EAROM's, alle Empfangsfrequenzen abgespeichert haben, über die bestimmte Programme empfangen werden können; die Auswahl aus 6 Programmen wird derzeit angeboten. Eine Mikroprozessorsteuerung überwacht die Empfangsfeldstärke auf der voreingestellten Frequenzen und schaltet automatisch auf Empfang des stärksten verfügbaren Senders der gespeicherten Programmkette (siehe Fa. Philips, Prospekt f. Autoradio "MCC" Selbstfinder).

BAD ORiGIIMAL

Die Programmierung je Programm1jas]t;e J.*s^**ieid*Qp "sefrr zeöbsirfsSiAi-K und wegen der großen Anzahl von"/P-r*οgrammen üVad* Sendern in der Bundes-Republik und im grenznahen Bereich nur bei relativ kurzen Fahrten voll nutzbar.

Funktionsweise der Erfindung

Ein Autoradio mit AEU (Automatischer Empfangsfrequenz-Umschaltung) enthält zusätzlich zu den Bausteinen eines herkömmlichen Autoradios ein oder zwei Hilfsempfangsteile, deren NF-Ausgang gemeinsam mit dem NF-Ausgang des Hauptempfangsteils einer Bewertungseinheit zugeführt wird, wobei diese Bewertungseinheit die Koinzidenz der NF-Ausgangssignale zweier Empfangsteile ermittelt, und eine gemeinsame Steuerschaltung, vorzugsweise unter Verwendung eines Mikroprozessors, die in der nachfolgend beschriebenen Weise die Empfangsfrequenz des Haupt empfangsteils selbständig immer so umschaltet, daß das im Steuerteil einmal angewählte Programm immer von dem Sender mit den jeweils günstigsten Empfangsbedingungen bezogen wird (s. AnI. Bl. 1 Pig-.l).

Jeder Empfangsteil erhält von der Steuerschaltung ein Signal zugeführt, das die Einstellung auf eine bestimmte Frequenz bewirkt. Die Art des Signals für die Frequenzeinstellung ist für die Erfindung unerheblich; denkbar ist eine Gleichspannung, die Varaktor-Dioden abgleicht oder ein Digitalsignal zur Einstellung eines Frequenz-Synthesizers. Zusätzlich hat jeder Empfangsteil einen Instrumentenausgang, der ein Analogsignal proportional der Empfangs feldstärk 2 zu einem Analogeingang der Steuerschaltung führt.

Der Ablauf für die Empfangsfrequenz-Umschaltung wird von der mittels Mikroprozessor realisierten Ablaufsteuerung erfindungsgemäß in folgender Weise gesteuert:

- Die Steuerschaltung liefert in der Ausgangssituation an den Hauptempfangsteil ein Signal, das die Einstellung des durch Programmtaste gewählten Programms bewirkt.

- Der erste HilfsempfangsteÜl Iwirfd* im:zy*li*seher>*Sendesuchlaufbetrieb eingesetzt.· Sobald die Spannung am Instrumentenausgang einen bestimmten Schwellwert erreicht, wird der Suchlauf unterbrochen. Nach einer kurzen Wartezeit für den Einschwingvorgang der AFC-Schaltung wird eine Auswertephase eingeleitet. Nach Ende' der Auswertephase wird der Sendesuchlauf fortgesetzt.

- Die Auswertephase wird, bei Prüfung in der Reihenfolge der angeführten Kriterien, beendet wenn:

. Die Empfangsfrequenz des Hilfsempfangsteils gleich der des Hauptempfangsteils ist;

. Der Pegel am NF-Ausgang des Hilfsempfangsteils und/oder Hauptempfangsteils unter einem bestimmten Schwellwert liegt;

. Die Bewertungseinheit Übereinstimmung feststellt und die Empfangsfeldstärke des ersten Hilfsempfangsteils geringer ist als die des Haupterapfangsteils;

. Die Bedingung für eine Empfangsfrequenzumschaltung erfüllt war: Nach erfolgter Umschaltung.

Die Bedingung für eine Empfangsfrequenzumschaltung ist erfüllt, wenn die Bewertungseinheit Übereinstimmung feststellt und die Empfangsfeldstärke für den ersten Hilfsempfangsteil deutlich größer ist als für den Hauptempfangsteil.

Da sich die Sendebereiche in einem ausgebauten Rundfunknetz überschneiden, wird bei der vorhin erläuterten Funktionsweise sichergestellt, daß das einmal gewählte Programm auch dann empfangen wird, wenn man den benachbarten Sendebereich erreicht und den ursprünglichen Sendebereich verläßt. Die Empfangsfrequenzumschaltung kann hierbei entweder derart erfolgen, daß der Hauptempfangsteil und Hilfsempfangsteil ihre Rolle vertauschen und dabei die NF-Stufe an den Hilfsempfangsteil geschaltet wird oder daß der Hauptempfangsteil durch ein geeignetes Steuersignal auf die Frequenz des Hilfsempfangteils eingestellt wird.

BAD ORIGINAL ' °^OpV

Ό £ U J Ό J I

Autoradio nach diesem Korn;ept..hat.rieft. VorJWiä.,. daß der Fahrer ch den jeweils optimalen Empfang des gewünschten Programms durch tige Neueinstellung des Senders nicht abgelenkt wird.

isvoraussetzung für die Realisierbarkeit ist eine geeignete Wertungseinheit, deren erfindungsgemäße Realisieg jetzt erläutert wird:

Bestimmung des Grades der Übereinstimmung zweier Signale verwenman Kreuzkorrelatoren, die die Funktionen

(T)= / x(t) y ( t - t) dt oC^Al_xy (η. ΔΤ, T ) echnen.

Funktion 0 geht gegen Null, wenn die Signale χ und y nicht reinstimmen und hat ein Maximum bei f = T, wenn die Signale t) und y (t) übereinstimmen und um T zeitversetzt sind.

kontinuierliche Berechnung von (£ (^) ist jedoch sehr aufdig, besonders dann, wenn die NF-Ausgänge von Haupt- und Hilfsfangsteil direkt als x- und y-Signal verwendet werden.

ses Problem sei hier erläutert:

ⁿ $_vv in einem Digital-Signalprozessor oder einem entsprechend grammierten Mikroprozessor berechnet wird, benötigt man für die nalbandbreite B und einer maximal möglichen Zeitdifferenz T = T Signal zumindest die Speicherung von

K = 2.B. T = T / ΔΤ

italisierten Abtastwerten je Signal (s. Anhang, A.11) und für Berechnung von Δ|_χν gut 2.K Multiplikationen und Additionen, .ktische Werte für B sind ca. 10 kHz und für T_m rund 10 ms, wo-[s sich K = 2.1O²⁺ . 10~² = 200 errechnet; 400 Multiplikationen td für die Berechnung von Δ $_xy innerhalb einer Abtastperiode T von nur 0,05 ms erforderlich. Zusätzlich muß Δ5_νν. über mehre-10-ms-Perioden gemittelt werden.

BAD ORIGINAL - 6 -

Die heutige Technologie eriaupc; ?w&r :d5tqu- ,uic.ncaiioici uu_ö ~^~ ser "geradeaus"-Lösung, ist aber für Anwendungen im Consumer-Bereich unwirtschaftlich.

Erfindungsgemäß wird die Bewertungseinheit nach einem der nachfolgend beschriebenen Verfahren realisiert, die auf der Erkenntnis beruhen, daß zur Identifikation der Übereinstimmung zweier Signale χ und y keine Kenntnis des vollständigen Signalverlaufs erforderlich ist und im mittleren Spektralbereich die höchste Energiedichte vorliegt.

Verfahren A: Korrelation der bandbegrenzten Signale

Es werden die x- und y-Signale erfindungsgemäß durch ein Tiefpaßfilter geführt, das nur für die Signalbandbreite B, z.B. bis 1000 Hz durchlässig ist.

Für die Berechnung der Korrelationsfunktion in einem Mikroprozessor oder Signalprozessor werden die gefilterten abgetasteten und transformierten Signale χ CnT₂), _y CnT₂) in digitalisierter Form benötigt. In Anhang 2 sind zwei Beispiele für die Erzeugung dieser Signale gegeben.

Die Zahl der Multiplikationen je Zeiteinheit verringert sich dadurch mit dem Quadrat der Bandbreitenreduzierung: Einerseits reduziert sich die Zahl der Multiplikationen je Abtastintervall linear mit der Bandbreite B; andererseits verlängert sich das Abtastintervall umgekehrt proportional zur Bandbreite. Die Zahl der Multiplikationen je Sekunde ist

(3) f_{M =} 8._B2. T_m

BAD ORJSiNAL ~_Λ - 7 - Copy

η-j

■ · · /W

In unserem Beispiel ergibt sicli_b*ei· tier ^auSg^upd-'der Tiefpaßfilter nunmehr möglichen'Reduzierung der Bandbreite von 10 kHz auf 1 kHz eine Reduzierung von f„ _von 8.10^ auf 8.10¹* Multiplikationen je Sekunde. Diese Rechenleistung kann von herkömmlichen LSI-Schaltkreisen bereits ausgeführt werden, so z.B. vom Signalprozessor ,_u PD7720 der Fa. NEC (Nippon Electric Co., Ltd., Tokyo).

Für eine Zeitverschiebung von ^T _m = + 10 ms werden bei B = 1 kHz für das x- und y-Signal insgesamt 40 Speicherplätze belegt.

Die Bewertungseinheit besteht für das Verfahren A (AnI. Bl. 3 Fig.3 aus zwei gleichartigen Tiefpaß-Filtern, einem Korrelator für das Ursprungssignal (y) zur Verknüpfung mit dem Vergleichssignal (x), einer Steuerung mit Decoder und logischen Schaltern, die nach Ablauf der Akkumulationszeit die Summe der einzelnen Korrelationsprodukte der Reihe nach an einen ersten Vergleicher schaltet, je einem an die beiden Ursprungssignale χ und y angeschlossenen Quadrierer mit nachgeschaltetem Akkumulator Α_χχ bzw. A und Komperator, wobei dieser mit einem niedrigen Vergleichswert versorgt wird und somit anzeigt, ob das x- und y-Signal einen Mindestpegel überschreiten und schließlich einem Addierer, der die Ergebnisse der beiden Akkumulatoren Α_{χχ un}<i A_yy addiert und somit einen an die jeweilige Signalamplitude angepaßten Vergleichswert erzeugt, der im ersten Vergleicher mit .den jeweils adressierten Korrelationsprodukten verglichen wird und einer Steuerung der Bewertungseinheit, die dann Übereinstimmung meldet, wenn zumindest ein Korrelationsprodukt grö- f ßer ist als der um einen Faktor reduzierte Vergleichswert. Die Aus- j wertung kann noch ergänzt oder vereinfacht werden, indem durch eine j spezielle Vergleichsschaltung festgestellt wird, ob der Inhalt von \

^■χχ ^un(* Ayy nach Ende der Akkuraulationsphase T^ näherungsweise gleich ist:

z.B. 0,9.A <. δ -=r 1 1 A

' xx ^Äyy ^- '»' ^Äxx·

Koinzidenz wird nur gemeldet, wenn alle erforderlichen Nebenbedingungen - χ und y vorhanden und etwa gleich - zusätzlich zu einer beobachteten Korrelation erfüllt sind. Daß die Nebenbedingungen erfüllt sind, wird durch das Signal ν (valid) angezeigt.

Wurden atmosphärische ocorunger> re^jguijiej?^ .w^rcfaies aurcn oc ι/ St 2 von den Empfangsteilen art* df δ Beft*er*CU'ngse*inh*dit gemeldet und das Signal ν unterdrückt.

Zu Beginn einer Bewertungsphase werden alle Register bzw. Akkumulatoren rückgesetzt. Anschließend beginnt der Korrelationsvorgang, wobei für alle Zeitverschiebungen k.Tp _mit -K < k <1+K die Korrelationsprodukte A(jJ_xy(kT₂) berechnet und über die gewünschte Beobachtungszeit N.T_{2 =} Integrationszeit T₁ in Formel (A.3) Anh. 1, integriert werden.

x(nT₂__kT₂).y(nT₂) für k>0 n=0

) .y(nT₂-kT₂) für k<0 n=0

Hierbei entspricht T_{2 =} AT in (1) und Anhang 1.

Für jeden Wert k wird das Korrelationsergebnis mit dem Vergleichswert

N-I

(5) V = ^> x² (nT) + y² (nT)
n=0

verglichen, wobei dieser Vergleichswert um einen Skalierungsfaktor c von etwa 1/4 vor dem ersten Komparator K1 geschwächt wird.

Dabei ist vorteilhaft, daß für jede Signalamplitude ein optimal geeigneter Schwellwert für das Korrelationsergebnis | erzeugt wird.

'en χ und y die Signale für: das'gleiicihe.Trog-bamfll und sind diese

^cT2 zeitverschoben, so hat - da die NF-Pegel der beiden Empjsteile näherungsweise gleich sind - das Korrelationsergebnis

näherungsweise den halben Vergleichswert: CkT₂)

iun die Zeitverschiebung beliebig sein kann, ist der kleinste i b von (jj im Falle einer Übereinstimmung von χ und y dann erreicht, ι T = (1/2 + k).T₂ wird. In diesem Fall haben zwei aufeinanderfolgende

be von f (kT₂).einen um etwa

L (Ot /4) = Or/2.VT) <=» 0,9 kleineren Betrag als V 2; der Si- ; ?heitsabstand für Bauteile-Toleranzen beträgt mit c = 1/4 dann ti 0,9 - 0,5 = 0,4.

fahren B: Korrelation bandbegrenzter Signale mit langsamer Abtastrate:

Verfahren A benötigt noch soviel Rechenaufwand, daß hierfür spezieller Prozessor erforderlich ist.

Verfahren B soll eine weitere Möglichkeit zur Veringerung der henleistung aufzeigen mit dem Ziel, daß ein Mikroprozessor, z.B.

8051 der Fa. Intel, sowohl die Steuerung des Gesamtablaufes auch die Berechnung der Korrelationsfunktion übernehmen kann.

indungsgemäß wird für dieses Verfahren in einer Zeitspanne

T_m das Signal χ (t) a-mal und das Signal y (t) b-mal in je-Is äquidistanten Zeitabständen abgetastet, wobei a und b so zu j len sind, daß z.B.

a.b = c.K = c.(2.B.T_m) ₌ C(T

(a+b) eine ungerade ganze Zahl ergibt. In (6) ist c eine naliche Zahl und K folgt aus (2). Pur jede Zeitdifferenz n.

m damit innerhalb -T ein Korrelationsorodukt integriert v/erden. j e schematische Darstellung dieses Verfahrens zeigt AnI. Bl4 Fig. A.\

BAD ORIGINAL - 10 -

In unserem Beispiel mit T_{m = 10} ms; ^ft¹=»..* \&&ΐζρ1&ΐ>[ξ*£Ύ = 20.

Mit c = 1 sind naoh (6) folgende Zerlegungen möglich:

- a = 4; b = 5; (a+b) = ungerade

- a = 1; b = 20; (a+b) = ungerade

Durch diese Art der Signalabtastung steht innerhalb einer Zeitdauer T_m für jede im Korrelator maßgebliche Zeitverschiebung ~^^T2 ^ ^2 ^* ^KT2 zumindest ein Wertepaar von χ und y zur Verfügung. Vorteilhaft dabei ist jedoch, daß anstelle von 2K Speicherplätzen nur a+b Speicherplätze notwendig sind und die Zahl der Multiplikationen je Se-kunde auf

(7) f_M = (2K . K + 1) /K. ΔΤ

b a

absinkt,

woraus mit (6) schließlich folgt

(8) f_M = (4.B.T_m + 1) /T_n.

In unserem Beispiel mit T_m _ _{10 ms;} β = 1 kHz reduziert sich fjjj auf 4,1. 1o3 Multiplikationen je sec; oder anders formuliert: Für eine Multiplikation mit Addition und den zugehörigen Schreibund Leseoperationen bleiben nahezu 250_/US Zeit. Diese Zeit genügt für die systematische Durchführung der Rechenoperationen durch einen Mikroprozessor.

rfahren C: Vergleich der mittleren^.ep.efctnal^n] Leitüng^dichte

d diesen Verfahren geht man davon aus, daß man aus den Signalen und y e^:in^w Merkmal gewinnt, das sich so langsam verändert, daß die iitverschiebung T_m i_n einer nachfolgenden Korrelation nicht beicksichtigt werden braucht.

.erfür werden, wie in AnI. Bl. 5 dargestellt, die Signale χ und y »er ein oder mehrere parallele Bandfilter geführt, danach gleichge-.chtet, mittels Tiefpaß - z.B. einem RC-Glied mit = 5. T_ffl geführt, kapazitiv an je einen Multiplizierer-Eingang angekoppelt, des- ;n AusgängssTgnäl "wiederum in einem Tiefpaß - z.B. einem RC-Glied ifiltert wird. Das Umschaltekriterium ist in dieser Anordnung erillt, wenn nach einer bestimmten Einschwingzeit nach Auffinden ei-53 Senders im Hilfsempfangsteil am Ausgang des dem Multiplizierers ichgeschalteten Tiefpasses die Spannung größer als ein vorgegebener Jhwellwert ist, wobei dieser Schwellwert wie beim Verfahren A vom - und y-Signäl abgeleitet wird.

ι einer"ersten "Weiterbildung dieses Verfahrens werden, nach Digitali-ί ierung~des"x- und~y-Signals am NF- oder Bandfilter-Ausgang, die wei-

Filter- und Multiplizierfunktionen in einem Signalprozessor oderj Lkroprozessor als Rechenvorgänge ausgeführt. :

ι einer änderen"Ausführung des Verfahrens AnI. Bl. 6, werden ebenälls'mehrere^Bandfilter für unterschiedliche Frequenzbereiche sowohl η das x-Signal als auch an das y-Signal angeschlossen, die gefilteren Signale gleichgerichtet und in je einem RC-Filter mit T = 5.T_m sglättet und in je einem Fensterkomperator für jedes Filterpaar gleiher Charakteristik miteinander verglichen, ob beide geglätteten Sinale näherungsweise die gleiche Amplitude aufweisen, die Ausgänge er Fensterkomperatoren undiert, so daß nur dann Übereinstimmung geeldet wird, wenn alle Fensterkomperatoren Übereinstimmung der Signaleistung im jeweiligen Durchlaßbereich der Bandfilter feststellen.

amit sind die für die Erfindung benötigten Grundfunktionen erläutert, orteilhaft für beide Verfahren ist der mit heutigen Mitteln geringe ealisierungsaufwand.

BAD ORIGINAL ©OPf - 12 -

Im folgenden werden Weiterbildungen «d&r*. Erfindung "be^sth^ieben:

Eine Empfangsfrequenzumschaltung nach dem vorhin beschriebenen Verfahren erfolgt - bei 10 empfangenen Sendern - innerhalb eines Zeitrasters von rund einer Minute. Bei Fahrten durch Gebirge oder Strassenschluchten kann jedoch eine raschere Umschaltefolge erwünscht sein. Ein trivialer Weg dazu ist, die Zahl der Mitteilungen zu reduzieren; dieser Weg wird hier nicht weiter betrachtet, da sich dabei die Gefahr von Fehlschaltungen erhöht.

Erfindungsgemäß wird eine rasche Empfangsfrequenzumschaltung durch folgende Weiterbildung der Steuerung erzielt:

In der Steuerschaltung wird ein Speicher für die Empfangsfeldstärke des Hilfsempfangsteils und die zugehörige Empfangsfrequenz vorgesehen.

Die Steuerung arbeitet mit folgenden Erweiterungen:

Wird in der Auswertephase zwar Übereinstimmung durch die Bewertungseinheit festgestellt und ist die Empfangsfeldstärke des Hilfsempfangsteils geringer als die des Hauptempfangsteils und größer als die gespeicherte Empfangsfeidstärke, so wird die neue Empfangsfeldstärke mit der.zugehörigen Empfangsfrequenz anstelle der zuvor gespeicherten Werte für den Zweitsender dieses Programms abgespeichert.

- Die Steuerschaltung überwacht die Empfangsfeldstärke des Hauptempfangsteils. Sinkt diese unter einen bestimmten Schwellwert ab, so wird der erste Hilfsempfangsteil auf die gespeicherte Empfangsfrequenz des Zweitsenders mit dem gleichen Programm geschaltet.

Eine automatische Empfangsfrequenzumschaltung erfolgt nach der Überprüfung, ob die Empfangsfeldstärke des Hilfsempfangsteils über der des Haupterapfangsteils liegt.

- 13 -

der vorhin beschriebenen Prozedur.•i-s.t* von.^Vgrteil^ .ö'aß ohne merk- j

she Zeitverzögerung der bei dem vorangegangenen Suchlauf als zweit- j

.rkster empfangener "Sender mit dem gewünschten Programm" nach er- ι .gter Umschaltung empfangen wird.

'ch die Überprüfung der Empfangsfeldstärke vor einer eventuellen schaltung wird erreicht, daß z.B. in Unterführungen keine Umschalig erfolgt.

folgt eine Empfangsfrequenzumschaltung, so wird die Empfangsfreänz des ursprünglichen Hauptempfangsteils als die des zweitstärken Senders gespeichert. Ist das Programm von keinem zweiten Sender t ausreichender Empfangsfeldstärke vorhanden, wird dies erfindungsmäß von der Steuerung über eine Leuchtanzeige (LED) gemeldet. Dabei t vorteilhaft, daß man erkennt, wenn man den Landstrich verläßt, in m ein bestimmtes Programm abgestrahlt wird.

. einer zweiten Weiterbildung der Erfindung wird eine Lösung für is Problem gegeben, auch für jene mittels Stationstasten gespeilerten Programme, die nicht gerade über den Hauptempfangsteil ge- >rt werden, eine Empfangsfrequenzumschaltung zu bewirken.

izu wird erfindungsgemäß ein zweiter Hilfsempfangsteil vorgesehen, sssen Empfangsfrequenz' nach jedem vollständigen Durchlauf des er- ;en Hilfsempfangsteils zyklisch auf die mit der nächsten Stationsaste gespeicherte Empfangsfrequenz geschaltet wird (AnI. Bl.7 Fig.7)

ie"Ablaufsteuerung erhält folgendes erweitertes Programm: j

I In der Auswertephase wird zusätzlich zum Signalvergleich mit j dem Hauptempfangsteil entweder gleichzeitig oder anschließend \ das NF-Ausgangssignal des ersten mit dem des zweiten Hilfsemp- j fangsteils verglichen. !

Stellt die Auswerteeinheit Übereinstimmung der NF-Signale am ^! ersten und zweiten Hilfsempfangsteil fest und ist die Empfangs- ; feldstärke am ersten Hilfsempfangsteil größer als die am zweiten ^;

BAD

- 14 -

Hilfsempfangsteil, so wird die Eppfarijaiyeflnehs jd'ejs .e'rsten Hilfsempfangsteils als die neue Empfangsfrequenz des zweiten Hilfsempfangsteils für die jeweils erreichte Programmtaste gespeichert.

Dabei ist vorteilhaft, daß die Stationstasten zu echten Programmtasten werden, wobei durch Betätigen einer anderen Programmtaste auch nach längerer Fahrt das gewünschte Programm vom bestmöglichen Sender empfangen wird. Voraussetzung dazu ist, daß der erste und zweite Hilfsempfangsteil mit der zugehörigen Bewertungseinheit und Steuerung während der Fahrt immer aktiv sind. AnI. Bl. 7 zeigt ein erweitertes Blockschaltbild für diese Lösung.

In einer dritten Weiterbildung (AnI. Bl. 8) der Erfindung werden die zu einem Programm gefundenen Empfangsfrequenzen in einem speziell über bestimmte Programmtasten eingestellten Lernbetrieb in einem nicht flüchtigen Speicher (z.B. EAROM)' automatisch gespeichert und stehen dadurch bei wiederholten Fahrten auch nach längeren Betriebspausen zur Verfügung.

Nach Aktivieren des Gerätes wird die zur gewählten Programrataste gespeicherte Erapfangsfrequenz-Kette nach dem stärksten Sender durchsucht und am Hauptempfangsteil bereitgestellt.

Die mittels Mikroprozessor realisierte Ablaufsteuerung kann in einem speziellen Lösch-Mode die zu einer Programmtaste gelernten Empfangsfrequenzen wieder löschen.

s Vorteilhaft bei einem Autoradio mit Lern-Mode ist, daß die manuelle Einspeicherung der Empfangsfrequenzen und damit auch die notwendigen Anzeigeeinheiten entfallen können, die in heute bekannten Lösungen erforderlich sind und daß kein zweiter Hilfsempfangsteil, wie in der zweiten Weiterbildung der Erfindung beschrieben, erforderlich ist

_ y ₅ .

- ■ ... - Wd

ang 1, Blatt 1 ^{: :} *. . : : .* . .*'. .*

relation der Signale χ (t) und y (t)

⁰xy CT) = / x (t) . y (T - t) dt

1 χ (t) und y (t) die Signale von verschiedenen Programmen, so Bt

(T) = 0.

y (t) das gleiche Programm wie χ (t), so gilt

2) y (t) = χ (t - T),

η das Signal vom Sender für y (t) um die Zeit T gegenüber χ (t) zögert ist. Die Kreuzkorrelationsfunktion (A.1) wird mit (A.2) Autokorrelationsfunktion

3) 0_VY (T₊T) = lim JU A Ct>· ^x (T+T- t) dt

^TC°° ^x J

-^Ti

(T^ = Integrationszeit, nach der die Limesbildung abgebrochen wird.)

ser Autokorrelationsfunktion entspricht im Frequenzbereich ein ktrum

OO

	(v	O	J	0 (T) e"J

W =	2	.5t.		Kreisfreauenz
=

.f

- 16 -

Anhang 1, Blatt 2 ^<Ί

Das Signalspektrum S_xx (_w) entsteht am Ausgang des Tiefpaßfilters. Geht man davon aus, daß am Eingang des Tiefpaßfilters das Signal

^x ₀ (t) ein konstantes Spektrum aufweist (S_xx = S₀ = const.) und B (jw) die Übertragungsfunktion des Tiefpaßfilters ist, so gilt

(A.5) S_{xx (w}) ₌ s_oB

Daraus kann nun wieder 0_χχ (f) rückgerechnet werden:

XX

co

^(Α·^{6) 0}xx (T) = k / ^Sxx

OO

__ , B (jw). e J^wL dw 23Γ

- OO

Für die Abtastrate des Korrelator?, ist nun wichtig, daß die Abtastperiode T r 1/f_T deutlich kleiner ist wie der Abstand zweier Nullstellen von 0_χχ (T). Für diese Betrachtung ist auch wesentlich die Tatsache, daß bei kleinen Frequenzen S_xx (_w) praktisch verschwindet.

Es wird deshalb für eine vereinfachte Betrachtung angenommen, daß 3_χχ im Frequenzbereich w <w_L (L = low) und w>w_H (H = high) gleich Null und für w_L< w < w_R gleich Eins ist.

Dann folgt für

(A.7) 0_XX (T) = !_· J 1. e J» dw₊ / 1. e J» dw

~^WH

= ^H . si (w_Hf) + ^L . si (W₁T)

Da nun w_L<§; „_{H isfcj kann} (a.7) vereinfacht werden. (A.8) 0 (χ-) «^ w_H _/Jt _# si (w_H )

BAD QFW* ι °^OP^

_ 17 - - ^^lAL

,hang r, Blatt 3 . ^K

e erstenTNultstellen von 0_χχ (T) ₃i_n<i _mit w_H . T₀ = + Tr erreicht. it B s Wjj/2Jr die Bandbreite des Tiefpaßfilters, so liegen die illstellen "von"0 (T) bei

XX

^l*^{9) τ}ο1 = ± 1/2B

.e Zeitdifferenz ΔΤ, die der Korrelator noch auflösen kann, muß iher kleiner 2 .T₀ sein. Ist diese Bedingung auch hinreichend?

is Signal χ (t) kann - zumindest für kurze Zeitspannen - nahezu irministischer Natur sein. Welche Abtastrate ist nötig, um für (t) = x_Q.sin (wt) mit w = -Aw (Aw<$Cw_H) noch eine eindeutisn Korrelation für beliebiges T festzustellen?

.e Kreuzkorrelation von χ (t) und y (t) ist hierbei wiederum inn χ (tT und~y (t) das gleiche Programm führen - bis auf eine mstante ZeTtverschiebung T gleich der Autokorrelationsfunktion >n χ (t):

L.10) 0 (T") -v/9 r»o<5 wT

.er verschwindet die Korrelationsfunktion bei wf _? ⁼ +^r/2. iraus foigtf für^die Zeitdifferenz ΔΤ, die der Korrelator aufzujsen hat:

i. 11) ΔΤ

Lese Bedingung ist notwendig und hinreichend für ein eindeutiges jrrelationsergebnis, wenn im Frequenzbereich w<w„ gleichzeitig ine ausreichende spektrale Leitung des Signals χ (t) vorhanden ist.

BAD ORIGIiMAL - 18 -

Anhang 2, Blatt 1

Erzeugung digitalisierter, bandbegrenzter Signale
Beispiel A (Bild 2a, Anlage Bl. 2):

Die Signale χ (t) und y (t) werden zuerst in einem Tiefpaß mit der
oberen Grenzfrequenz f_R gefiltert. Dieser Tiefpaß kann als LC-,
aktives RC- oder als monolithisches SC-Filter realisiert sein. Die
bandbegrenzten Signale werden mit einer gemeinsamen Sample- und
Hold-Schaltung abgetastet und mittels AD-Wandler digitalisiert.

Beispiel B (Bild 2b, Anlage Bl. 2):

Die Signale χ (t) und y (t) werden - wie z.B. in modernen Signalprozessoren üblich - zuerst digitalisiert und dann einem digitalen Bandfilter zugeführt. Dazu ist eine einfache RC-Vorfilterung notwendig;
anstelle von zwei AD-Wandlern kann auch hier ein schneller mehrfachgenutzter AD-Wandler eingesetzt werden. Die digitalen Bandfilter arbeiten mit einer Taktfrequenz f_{?1 =} 16 kHz = 8.f_T2 und R.C. = 0,1 ms. Die Reduzierung der Abtastrate von f_{T1 au}f f_T2 erfolgt dabei einfach dadurch, daß z.B. nur jeder achte Abtastwert ausgeblendet wird - die dazwischenliegenden Ausgangssignale des digitalen Bandfilters müssen nicht berechnet werden.

Damit ist die Erzeugung der Eingangssignale für den Korrelator ausreichend erklärt.

bad ορί!θ3Μΐ copy

- 19 -

Zeitverschiebung der Empfangssignale zweier Sender

Maximalwert der Zeitdifferenz j

Signalbandbreite :

reduzierte Signalbandbreite Ij

; f_T ' Obere (high) bzw. untere (low) Grenzfrequenz des ^u Bandfilters

t); y(t) NF-Signale am Haupt- bzw. Hilfsempfangsteil

nT); y(nT) bandbegrenztes, abgetastetes und digitalisiertes Signal des Haupt- bzw. Hilfsempfangsteils

; f_To Abtastperiode und Abtastfrequenz für die Signale ^ld x(nT) und y(nT)

; f-ri Abtastperiode und Abtastfrequenz für die digitalen Bandfilter

Anzahl der Abtastperioden T _{für die} maximale Zeitdifferenz T_m (z.B. 10 ms)

Anzahl der Abtastperioden T _{für die max}imale Beobachtungs- bzw. Akkumulationszeit (z.B. N = 256)

_:y; Korrelationsfunktion des Signals χ mit dem Signal y für die Zeitverschiebung oder kTp

?_Xy Produkt von x(nT) und y(nT) für die Summation Vergleichswert für Korrelationsergebnis Proportionalitätskonstante für V

_cx, A Akkumulator, enthält nach Ende der Akkumulationszeit ^JJ die Quadratsumme von χ bzw. y.

BAD ORIGINAL - 20 -

Verzeichnis der Anlagen: Autoradio^ ·πη.·υ

Bl.1 Blockschaltbild Grundversion

Bl. 2 Bandfilter und AD-Wandlung

Bl. 3 Korrelator für Verfahren A

Bl. 4 Korrelationsverfahren für Variante B

Bl. 5 Korrelator für Verfahren C

Bl. 6 Variante für das Verfahren C

Bl. 7 Blockschaltbild mit 2 Hilfsempfangsteilen

Bl. 8 Blockschaltbild für Lernbetrieb

Bl. 9 Realsierungsbeispiel

- 21 -

Claims

ATENTANSPRÜCHE: ····

Schaltungsanordnung für einen Rundfunkempfänger, vorzugsweise in Autos, mit automatischer Empfangsfrequenzumschaltung auf jenen Kanal, der den besten Empfang des gewählten Programmes ermöglicht, |

dadurch gekennzeichnet ,

- daß dieser Rundfunkempfänger neben einem Hauptempfangsteil einen Hilfsempfangsteil enthält, dem dasselbe HF-Signal wie dem Hauptempfangsteil zugeführt wird,

- daß eine Bewertungseinheit vorgesehen ist, die aufgrund der ihr zugeführten NF-Ausgangssignale (x;.y) des Haupt- und Hilfsempfangsteiles festzustellen vermag, ob diese NF-Signale dasselbe oder verschiedene Programme repräsentieren, wofür sie nach einem Korrelations- und/oder Spektrumsvergleichsverfahren arbeitet, und

- daß schließlich eine gemeinsame Steuerung vorhanden ist,

. der vom Haupt- und Hilfsempfangsteil die jeweilige Empfangsfeldstärke angebende Signale (11; 12) zugeführt werden und daß diese Steuerung .

. für die Einstellung der Empfangsfrequenzen von Haupt- und Hilfsempfangsteil diesen Signale (F1; F2) zuführt,

. mit der Bewertungseinheit Informationen über Beginn, Ende und Ergebnis' eines Signalvergleichs austauscht,

. wobei die Arbeitsweise der Steuerung auch über Bedien- und Einstellelemente beeinflußt ist,

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- daß die Steuerung zunächst

. den Hauptempfangsteil auf eine Empfangsfrequenz des gewählten Programmes stellt,

. aufgrund der vom Hilfsempfangsteil und von der Bewertungseinheit ihr gelieferten Signale feststellt, ob auf einem oder mehreren anderen Kanälen dasselbe Programm empfangen werden kann und

- daß die Steuerung dann eine Empfangsfrequenzumschaltung bewirkt, wenn aufgrund der Empfangsfeldstärken (11; 12) auf der Empfangsfrequenz des Hilfsempfansteiles ein besserer Programmempfang möglich ist, wobei sie für die Empfangsfrequenzumschaltung

. entweder bewirkt, daß die beiden Empfangsteile ihre Rollen vertauschen, wozu der NF-Stufe des Rundfunkempfängers als Eingangssignal über einen Umschalter das Ausgangssignal des jeweils anderen Empfangsteils zugeführt wird

. oder bewirkt wird, daß der Hauptempfangsteil auf die Empfangsfrequenz des Hilfsempfangsteils gebracht wird, bevor im Zusammenwirken mit dem Hilfsempfangsteil weitere geeignete Empfangsfrequenzen gesucht werden.

2. Rundfunkempfänger nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,

daß zum Zwecke des selbsttätigen Auffindens eines Senders mit dem gewünschten Programm nach Betriebspausen oder Wahl eines anderen Programmes ein semipermanenter Speicher, beispielsweise ein EAROM oder RAM an die Steuerung angeschlossen ist,

- daß jeder Programmtaste (Pl, ... ,Pn) ein Bereich dieses Speichers für die Speicherung der Frequenzeinstellinformation mehrere Empfangsfrequenzen für den Hauptempfangsteil zugeordnet ist,

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daß in der Betriebsart "Lerntoode", 'dle'beispiei'sweise über ein Bedienelement (LM) in der Steuerung aktiviert wird, die Frequenzeinstellinformation für jene Empfangsfrequenzen, die aufgrund des Zusammenwirkens von Hilfsempfangsteil·, Bewertungseinheit und Steuerung den Empfang desselben Programmes ermöglichen,in dem zur gewählten Programmtaste gehörenden Speicherbereich abgespeichert werden,

daß schließlich die Steuerung in Zusammenwirkung mit dem Haupt- und Hilfsempfangsteil nach Einschalten des Rundfunkempfängers oder nach Absinken der Empfangsfeldstärke des Hauptempfangsteiles unter einen gewissen Mindestwert aus der zur gewählten Programmtaste gehörigen, früher gelernten und im semipermanenten Speicher hinterlegten Frequenzkette eine Frequenzeinstellung für den Hauptempfangsteil vornimmt, die eine befriedigende Empfangsfeldstärke sicherstellt.

Rundfunkempfänger nach Anspruch 1 und/oder 2 dadurch gekennzeichnet,

daß die Bewertungseinheit für die NF-Signale (x; y) des Haupt- und Hilfsempfangsteil Tiefpaßfilter enthält, die das NF-Signal auf einen Bruchteil der NF-Bandbreite begrenzen und daß deren vorzugsweise digitalisierten Ausgangssignale einen Korrelator und der Auswerteschaltung zugeführt werden.

Rundfunkempfänger nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß eine vorzugsweise als LED realisierte Anzeige vorgesehen ist, die von der Steuerung aktiviert wird, wenn das gewählte Programm auf keiner weiteren Wellenlänge, als der im Hauptempfangsteil gewählten, empfangen werden kann.

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5. Rundfunkempfänger nach Anspruch ~ί· undVOder 2,·

dadurch gekennzeichnet,

daß im Hauptempfangsteil und im Hilfsempfangsteil eine Störungsüberwachung vorgesehen ist, die an die Bewertungseinheit eine Störungsmeldung (St 1, St 2) abgibt und daß die Bewertungseinheit dann die "gultig'^Anzeige (valid = ν) für die Überseinstimmungsmeldung unterdrückt, wenn während einer gewissen, für die Bewertung der NF-Signale (x, y) maßgeblichen Zeit eine Störung auftrat.

6. Rundfunkempfänger nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Störungsmeldung in der Eingangsstufe erzeugt wird.

7. Rundfunkempfänger nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuerung einen integrierten Mikroprozessor enthält.

8. Rundfunkempfänger nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuerung aus einem Mikroprozessor mit aufintegrierten Analog-Digital-Umsetzer für zwei Kanäle besteht, dessen Eingangsklemmen mit den Instrumentenausgängen (11; 12) des Haupt und Hilfsempfangsteiles verbunden sind.

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Rundfunkempfänger nach Anspruch *3% ** *** ** ."**·

dadurch gekennzeichnet,

daß in der Bewertungseinheit ein digital arbeitender Signalprozessor eingesetzt ist, der in seinem Programmspeicher Programme für die Korrelation der NF-Signale (x; y) und für die Durchführung weiterer Auswertefunktionen enthält.

Rundfunkempfänger nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuerung und die Bewertungseinheit, mit Ausnahme der Tiefpaßfilter, gemeinsam in einem Mikroprozessor enthalten sind und daß dessen Programmierung für die Korrelation der bandbegrenzten NF-Signale ein langsames Verfahren benutzt, welches mit einer geringen Anzahl von Multiplikationen je Zeiteinheit auskommt.

Rundfunkempfänger nach den Ansprüchen 1, 2, 3> 8 und 10, dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuerung und Bewertungseinheit auf einem gemeinsamen VLSI-Baustein integriert sind, der einen Mikroprozessor mit Zeitgeber, zwei Tiefpaßfilter für die NF-Signale (x; y) und einen gemeinsamen Analog-Digitalwandler, der abhängig vom Programmablauf die feldstärkeanzeigenden Signale (11; 12) und die Ausganssignale der Tiefpaßfilter digitalisiert und dem Mikroprozessor zuführt.

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12. Rundfunkempfänger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

" - daß in der Steuerung ein Speicher für die Frequenzeinstellinformation jenes Senders vorhanden ist, der den Empfang des gewählten Programmes mit der zweithöchsten Empfangsfeldstärke, die die Steuerung beim jeweils letzten Suchlauf des Hilfsempfangsteils registrierte, erlaubt,

- daß ein Absinken der Empfangsfeldstärke des Hauptempfangsteiles (11) unter einen gewissen Mindestwert von der Steuerung rasch erkannt wird und diese durch Zusammenwirken mit den beiden Empfangsteilen den Hauptempfangsteil auf die Frequenz des zuvor zweitstärksten Senders mit dem gewählten Programmen stellt, wenn damit ein besserer Empfang möglich wird.

13· Rundfunkempfänger nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,

daß im Falle einer Umschaltung des Hauptempfangsteiles auf die Frequenz des früheren zweitstärksten Senders die Abspeicherung der ursprünglichen Frequenzeinstellinformation des Hauptempfangsteiles als die neue Frequenzeinstellinformation für den zweitstärksten Sender bewirkt wird.

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Rundfunkempfänger nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 13

dadurch gekennzeichnet,

- daß jeder Programmtaste (P1...Pn) in der Steuerung ein Speicher für eine Frequenzeinstellinformation zugeordnet ist, und

- daß ein zweiter Hilfsempfangsteil "vorgesehen ist, der nach jedem, .vollende ten Programmsuchlauf des ersten Hilfsempfangsteiles auf jene "Empfangsfrequenz gestellt wird, die zur nächstfolgenden nicht betätigten Programmtaste gehört,

- daß die Bewertungseinheit zusätzlich zum Signalvergleich mit dem Hauptempfangsteil auch für die NF-Signale des ersten und zweiten Hilfsempfangsteiles einen Signalvergleich durchführt und -die"Steuerung im Falle einer gültigen Übereinstimmung die-

"-"serc^Srgnraie-d-ie Frequenzeinstellinformation des ersten Hilfs-■■^empfangsteiles in jenen Speicher überträgt, der die Frequenzeinstellinformation des zweiten Hilfsempfangsteiles liefert, falls der erste Hilfsempfangsteil eine höhere Empfangsfeldstär-

zweite.

5. Rundfunkempfänger nach Anspruch 2, und einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 12

dadurch gekennzeichnet,

daß ein zweiter Hilfsempfangsteil vorgesehen ist, der nach jedem vollendeten Programmsuchlauf des ersten Hilfsempfangsteiles auf eine Empfangsfrequenz gestellt wird, die aus der Frequenzkette, die zur nächsten nicht aktivierten Programmtaste gehört, in Zusammenwirken mit der Steuerung danach ausgewählt wird, daß bei dieser Empfangsfrequenz die Feldstärke am zweiten Hilfsemp-

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fangsteiles einen gewissen MindestweVt «ütrerstrhrieritet, und daß die Bewertungseinheit zusätzlich zum Signalvergleich mit dem Hauptempfangsteil auch für die NF-Signale des ersten und zweiten Hilfsempfangsteiles einen Signalvergleich durchführt und daß die Stellung, falls erster und zweiter Hilfsempfangsteil dasselbe Programm empfangen, die Frequenzeinstellinformation des ersten Hilfsempfangsteils in dem zur selbsttätig ausgewählten Programmtaste gehörenden Speicherbereich dann an einem noch nicht belegten Speicherplatz eingeschrieben wird, falls die zugehörige Frequenzeinstellinformation an keinem anderen Speicherplatz dieses Speicherbereiches bereits vorhanden ist.

16. Rundfunkempfänger nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Umschalter (S1) vorgesehen ist, der den Signaleingang (x) der Bewertungseinheit abhängig von der Aktivierung durch die Steuerung entweder mit dem NF-Ausgang des Hauptempfangsteiles oder mit dem NF-Ausgang des zweiten Hilfsempfangsteiles verbindet.

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